Language
Country/Area
No result found
Từ vi khuẩn đến con người: Lysinase vượt qua ranh giới của sự sống và thay đổi hiểu biết của chúng ta như thế nào?
Leucyl Aminopeptidase (LAP) là enzyme quan trọng xúc tác đặc hiệu quá trình thủy phân các gốc lysine đầu N trong peptide và protein. Các enzyme này không chỉ giới hạn ở việc thủy phân lysine mà còn có thể phân cắt các gốc N khác, chứng tỏ hoạt động rộng rãi của chúng ở nhiều sinh vật khác nhau. Áp dụng cho LAP từ nhiều loài sinh học khác nhau, bao gồm người, bò, lợn và E. coli. Chức năng sinh học của các enzyme này và việc sử dụng chúng trong các quá trình tế bào cho thấy tầm quan trọng của chúng vượt ra ngoài ranh giới của sự sống.
Những điểm tương đồng giữa các enzyme này ở vi khuẩn và con người đã khiến các nhà khoa học phải suy nghĩ lại về vai trò của quá trình chuyển hóa protein trong quá trình tiến hóa.
Cấu trúc enzim và vị trí hoạt động
Một đặc điểm đáng chú ý của LAP là sự đa dạng về cấu trúc và tính tương đồng của các vị trí hoạt động. Lấy LAP của Escherichia coli (PepA) và LAP của thấu kính bò được phát hiện trong nghiên cứu làm ví dụ, vị trí hoạt động của hai loại này có cấu trúc rất giống nhau. Nghiên cứu về LAP có tính axit trong cà chua (LAP-A) cho thấy nó có thể có chức năng tương tự như LAP ở các sinh vật khác. Các enzyme này là metallopeptidases và phụ thuộc vào các cation kim loại hóa trị hai như Mn2+, Mg2+ và Zn2+ để duy trì. Hoạt động của nó. Đồng thời, các enzyme này thể hiện hoạt động tối ưu ở pH cao (khoảng 8,0) và nhiệt độ cao (60°C). Tính chất này cho phép chúng đóng vai trò quan trọng trong các sinh vật khác nhau.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng LAP-A đóng vai trò điều hòa quan trọng trong phản ứng miễn dịch của thực vật, điều này hoàn toàn trái ngược với quan niệm trước đây.
Cơ chế hoạt động
Mặc dù aminopeptidases nhận được khá ít sự chú ý nghiên cứu trong quá khứ, nhưng những nghiên cứu trong hai thập kỷ qua đã thúc đẩy đáng kể sự hiểu biết của cộng đồng khoa học về cơ chế của các enzyme này. Cơ chế hoạt động của LAP và PepA ở thấu kính bò hiện đã được hiểu rõ, nhưng cơ chế của LAP-A ở cà chua vẫn cần được khám phá thêm. Tuy nhiên, dựa trên sự tương đồng về mặt sinh hóa của LAP ở các sinh vật khác nhau, cơ chế của LAP-A ở cà chua có thể tương tự như cơ chế của LAP và PepA ở thủy tinh thể bò.
Chức năng sinh học
Vào những ngày đầu, người ta tin rằng LAP chỉ là "chất dọn dẹp" protein tế bào và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì quá trình trao đổi chất protein thống nhất. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng LAP-A đóng vai trò điều hòa phản ứng miễn dịch của cà chua. Khi cây bị tấn công bởi mầm bệnh hoặc bị hư hại về mặt cơ học, các con đường truyền tín hiệu chuyên biệt sẽ được kích hoạt để phản ứng với những căng thẳng này. Ví dụ, hành vi nhai của sâu sừng thuốc lá (Manduca sexta) gây ra tổn thương mô nghiêm trọng ở cây và khởi phát phản ứng miễn dịch tập trung quanh axit jasmonic. Chìa khóa cho phản ứng này là điều chỉnh biểu hiện của gen sớm và gen muộn để tăng cường khả năng phòng vệ của thực vật.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng LAP-A có chức năng điều hòa phản ứng vết thương muộn của thực vật và những thay đổi trong biểu hiện của nó ảnh hưởng đến khả năng kháng côn trùng của thực vật.
Điều hòa thẩm thấu
Protein LAP được biểu hiện trong nhiều loại sinh vật biển để đối phó với mối đe dọa thẩm thấu gây ra cho tế bào trong môi trường có hàm lượng muối cao. Khi gặp nồng độ muối cao, LAP bắt đầu xúc tác protein và giải phóng axit amin vào tế bào để cố gắng cân bằng nồng độ ion cao trong môi trường bên ngoài và đạt được sự ổn định về mặt sinh lý.
Phần kết luậnSự phân bố rộng rãi và chức năng liên giới của lysinase chứng minh tầm quan trọng của chúng trong khoa học sự sống. Chúng không chỉ đóng vai trò trong vi sinh vật mà còn thể hiện các cơ chế và chức năng sinh học tương tự ở thực vật và động vật bậc cao. Điều này khiến chúng ta tự hỏi, trong nghiên cứu trong tương lai, những enzyme này sẽ thay đổi thêm hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa của sự sống và công nghệ sinh học như thế nào?
